Способ определения типа вегетативного тонуса
Владельцы патента RU 2373839:
Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Иркутский государственный институт усовершенствования врачей Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике. Способ заключается в определении показателей вариабельности сердечного ритма: мода и амплитуда моды распределения, вариационный размах, максимальный и минимальный кардиоинтервал, индекс напряжения, математическое ожидание и среднее квадратичное отклонение динамического ряда кардиоинтервалов, коэффициент вариации, частота сердечных сокращений и показатели гемодинамики: систолическое и диастолическое давление. По формулам определяют числовые значения коэффициентов Fx и Fy, по которым находят местонахождение точки в системе координат Х и У. По размещению найденной точки по отношению к ближайшему «центроиду» устанавливают тип вегетативного тонуса. «Центроидами» служат средние значения показателей вариационной кардиоинтервалометрии - нормотонии, симпатикотонии и парасимпатикотонии. Способ позволяет повысить скорость и точность оценки направления изменения типа вегетативного тонуса в динамике, начиная с первой минуты регистрации данных кардиоинтервалометрии. 6 ил., 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике.
Прогнозирование изменения типа вегетативного тонуса (ТВТ) необходимо для уточнения тактики лечения вегетативной дисфункции, а также для своевременного управления сердечно-сосудистой системой препаратами корректорами.
Известен способ оценки ТВТ путем определения артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) с последующим вычислением индекса Кердо по формуле: [1-(диастолическое АД/ЧСС)]×100. При положительном значение индекса Кердо от +1 до +4 и от +8 и выше определяют тип тонуса как симпатикотонию. Нормотонию устанавливают при показателе индекса от +5 до +7. Отрицательное значение индекса Кердо свидетельствует о парасимпатикотонии (Корячкин В.А. Клинические, функциональные и лабораторные тесты в анестезиологии и интенсивной терапии. / В.А. Корячкин, В.И.Страшнов, В.И.Чуфаров. - СПб.: Медицинское издательство, 2004. С.32).
К недостаткам известного способа следует отнести то, что он не позволяет точно оценить ТВТ у лиц пожилого и старческого возраста и у пациентов, принимающих гипотензивные и антиаритмические препараты.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ оценки ТВТ, включающий определение следующих показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР):
Мо - мода распределения - длительность кардиоинтервалов (КИ), наиболее часто встречающихся в выборке (с);
АМо - амплитуда моды распределения - процент наиболее часто встречающихся кардиоинервалов (КИ), %;
ΔХ - вариационный размах - разность между максимальным (макс. КИ) и минимальным (мин. КИ) значением длительности КИ, с;
ИН - индекс напряжения - степень централизации управления сердечным ритмом, у.е.;
М - математическое ожидание динамического ряда КИ - отражает все регуляторные влияния на сердце и систему кровообращения в целом;
σ - среднее квадратичное отклонение значений динамического ряда КИ - характеризует состояние механизмов регуляции, влияние на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы;
CV - коэффициент вариации - показатель сигмы, нормированной по частоте сердечных сокращений;
ЧСС - частота сердечных сокращений.
Референтные значения показателей вариационной кардиоинтервалометрии для оценки типа тонуса по известному способу приведены в таблице.
| Таблица | |||||||
| Тип вегетативного тонуса | Показатели вариационной кардиоинтервалометрии | ||||||
| Вегетативный гомеостаз | Функция автоматизма | Суммарный эффект регуляции | |||||
| АМо | ИН | ΔХ | σ | CV | ЧСС | М | |
| Симпатикотония | >50 | >200 | <0,15 | <0,05 | <5 | >75 | <0,8 |
| Нормотония | 30-50 | 50-200 | 0,15-0,3 | 0,049-0,069 | 4,9-6,9 | 59-74 | 0,79-0,99 |
| Парасимпатикотония | <30 | <50 | >0,3 | >0,07 | >7 | <60 | >1 |
Авторы известного способа оценку ТВТ проводят по любым доминирующим показателям из вышеназванных. Например, если «АМо, ИН, ΔХ» соответствуют симпатикотонии, «σ, CV» - нормотонии, «ЧСС и М» - парасимпатикотонии, то ТВТ оценивают как симпатикотонию (Баевский P.M. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. / P.M.Баевский, О.И.Кириллов, С.З.Клецкин. - М.: Наука, 1984. - С.62-74).
К недостаткам данного способа следует отнести то, что как используемые показатели носят качественный характер, а оценку ТВТ проводят по их доминированию, что вызывает сложность в интерпретации результата и приводит к диагностической ошибке.
Задачей заявляемого изобретения является разработка способа определения преобладающего ТВТ в динамике, основанного на показателях вариабельности сердечного ритма и гемодинамики.
Техническим результатом заявляемого способа является обеспечение точности и скорости оценки ТВТ за счет введения его количественной характеристики и мониторинга в режиме реального времени.
Технический результат заявляемого способа достигается тем, что оценку типа вегетативного тонуса проводят по следующим показателям вариабельности сердечного ритма:
Мо - мода распределения - длительность кардиоинтервалов (КИ), наиболее часто встречающихся в выборке (с);
АМо - амплитуда моды распределения - число КИ, соответствующих поддиапазону моды распределения (%);
ΔХ - вариационный размах - разность между максимальным и минимальным значением длительности КИ (с);
ИН - индекс напряжения - степень централизации управления сердечным ритмом (у.е.);
М - математическое ожидание динамического ряда КИ, отражающее конечный результат всех регуляторных влияний на сердце и систему кровообращения в целом;
σ - среднее квадратичное отклонение значений динамического ряда КИ, характеризующее состояние механизмов регуляции, влияние на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы;
CV - коэффициент вариации - показателем сигмы, нормированной по частоте сердечных сокращений;
ЧСС - количество сердечных сокращений в минуту;
Мин. КИ - минимальный КИ в выборке;
Макс. КИ - максимальный КИ в выборке.
Отличие заявляемого способа заключается в том, что дополнительно и одновременно в режиме реального времени регистрируют показатели гемодинамики: систолическое и диастолическое артериальное давление.
Отличие способа также заключается и в том, что измеряемые параметры используют для расчета коэффициентов Fx и Fy, которые определяют по формулам:
Fx=0,1-2,0×x1-0,9×х2-3,3×х3-0,5×х4+0,3×x5-1,9×х6+2,5×х7-2,6×x8+0,1×х9+0,1×х10;
Fy=0,1-1,7×x1+0,4×х2+3,5×х3+0,1× х4+1,6×х5+2,8×х6+6,5×х7+6,1×х8+0,3×х9+0,3×х10, соответственно, где:
X1…10 - числовые значения параметров, причем
х1-σ - среднее квадратичное отклонение динамического ряда кардиоинтервалов;
x2 - АД диаст. - диастолическое артериальное давление;
x3 - М - мода распределения;
x4 - ИН - индекс напряжения;
x5 - Макс. КИ - максимальный КИ в выборке;
x6 - ЧСС - частота сердечных сокращений;
x7 - CV - коэффициент вариации;
x8 - ΔX - вариационный размах;
x9 - АД сист.- систолическое артериальное давление;
x10 - Амо - амплитуда моды распределения.
По числовым значениям Fx и Fy устанавливают местонахождение точки искомого ТВТ пациента в системе координат x и y.
По положению найденной точки в системе координат относительно ближайшего «центроида» устанавливают тип вегетативного тонуса.
Определением «центроид» авторами предлагаемого способа обозначена область густо расположенных в системе координат точек средних значений показателей вариационной кардиоинтервалометрии - нормотонии, симпатикотонии и парасимпатикотонии. Т.е. тип вегетативного тонуса устанавливают по «центроиду», к которому найденная точка наиболее близко расположена. Каждое новое значение, получаемое в результате беспрерывной кардиоинтервалометрии, позволяет зарегистрировать перемещение точки, т.е. картину изменения ТВТ.
Проведенный сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается от известного вышеперечисленными приемами и, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».
Из проведенного анализа специальной и патентной литературы авторами установлено, что предлагаемый способ имеет признаки, отличающие его не только от прототипа, но и от других технических решений в данной и смежных областях медицины. В доступной литературе авторами не выявлено способа определения типа вегетативного тонуса по вышеприведенным критериям.
Клинические наблюдения авторов заявляемого способа, которые проводят с 2003 г. и по настоящее время, свидетельствуют о том, что использование предлагаемого технического решения позволяет фиксировать изменения ТВТ путем регистрации смещения точек в системе координат, при этом получаемые значения ТВТ отражают количественную характеристику перехода одного типа тонуса к другому в реальном режиме времени. В то время как в способе-прототипе определение ТВТ проводят по качественным доминирующим показателям. Точность работы формул по заявляемому способу составила 95% (программа «Statistica 6.0», раздел каноническая линейная дискриминантная функция).
По сравнению с известными техническими решениями предлагаемый способ позволяет также повысить скорость определения ТВТ за счет автоматизации поступления, набора и обработки данных кардиоинтрвалографии, интерпретации результата с каждым ударом сердца.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».
Способ определения типа вегетативного тонуса, составляющий заявляемое изобретение, предназначен для использования в здравоохранении. Осуществление его возможности подтверждено описанными в заявке приемами и средствами. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для записи сердечного ритма к пациенту крепят кардиомонитор («Heart Sense» производства НПП «Живые системы»), который передает сигнал сердечного ритма на ЭВМ, где и происходит запись КИ. Поступающие данные кардиоинтервалометрии обрабатываются методом скользящего окна с шагом единица.
Показания значений систолического и диастолического артериального давления (монитор «Dyna Scope Fucuda Denshi») вводят ручным способом каждые три минуты. Значения КИ (в секундах) используют для расчета показателей вариационной кардиоинтервалометрии. Затем по вышеприведенным формулам определяют величины координат Fx и Fy. По положению найденной точки на осях в плоскости координат X и Y оценивают удаленность от «центроидов» нормотонии, симпатикотонии и парасимпатикотонии. Тип вегетативного тонуса устанавливают по «центроиду», от которого получено наименьшее удаление.
Каждое новое значение, получаемое в результате беспрерывной кардиоинтервалометрии, позволяет увидеть картину изменения ТВТ.
Величины «Центроидов» установлены на основании обработанных в программе «Statistica 6.0» (раздел каноническая линейная дискриминантная функция) показателей вариационной кардиоинтервалометрии.
На фиг.1 на оси координат показаны области точек, соответствующих каждому типу тонуса, где: а - область нормотонии (•), б - симпатикотонии (+), в - парасимпатикотонии (Δ).
На фиг.2 позициями от 1 до 11 показано мониторирование исследуемой точки по отношению к «центроидам». 11 точек взято для наглядности «перемещения» точки ТВТ, хотя при мониторировании их количество ограниченно временем исследования.
Предложенный способ оценки типа вегетативного тонуса поясняется примерами конкретного выполнения.
Пример 1. Пациент А. 44 года, поступила для проведения фиброколоноскопии. Диагноз: Колит неутонченной этиологии.
После набора 50 КИ определены показатели вариабельности сердечного ритма и гемодинамики: Сист. АД - 144 мм рт.ст.; диаст. АД - 73 мм рт.ст.; σ - 0,04 у.е.; АМо - 20%; М - 0,7 у.е.; CV - 6%; ЧСС - 86 ударов в мин; макс. КИ - 0,86 с; ΔХ - 0,22 с; Ин - 64 у.е.
После стандартизации эти значения приобрели вид: Сист. АД - 0,1; диаст. АД - 0,3; σ - 0,2; АМо - 0,6; М - 0,1; CV - 0,2; ЧСС - 0,3; макс. КИ - 0,8; ΔХ - 0,2; Ин - 0,4.
По вышеприведенным формулам определены величины коэффициентов Fx и Fy, при этом используют стандартизованные значения признаков.
Fx=0,1-2×0,2-0,9×(-0,3)-3,3×0,1-0,5×(-0,4)+0,3×0,8-1,9×(-0,3)+2,5×0,2-2,6×0,2+0,1×0,1+0,1×(-0,6)=0,13.
Fy=0,1-1,7×0,2+0,4×(-0,3)+3,5×0,1+0,1×(-0,4)+1,6×0,8+2,8×(-0,3)-6,5×0,2+6,1×0,2+0,3×0,1+0,3×(-0,6)=0,7.
При помещении этих координат на график выявляено, что полученная точка относится к нормотоническому типу тонуса (фиг.3).
При последующем наборе данных отмечено движение точек ТВТ в пределах области «центроида» нормотонии.
Пример 2
Пациент С.28 лет. Диагноз: Неспецифический Язвенный Колит (компенсированный). После набора 50 КИ выявлены значения прогностических признаков: Сист. АД - 144 мм рт.ст.; диаст. АД - 73 мм рт.ст.; σ - 0,02 у.е.; АМо - 30%; М - 0,66 у.е.; CV - 2,34%; ЧСС - 91 ударов в мин; макс. КИ - 0,69 с; ΔX - 0,06 с; Ин - 373 у.е.
После стандартизации указанные значения прогностических признаков приобрели следующий вид: Сист. АД - 0,1; диаст. АД - 0,3; σ - 0,7; АМо - 0,2; М - 0,2; CV - 0,7; ЧСС - 0,1; макс. КИ - 0,5; ΔX - 0,7; Ин - 0,1.
По формулам определены величины коэффициентов Fx и Fy, предварительно значения признаков были стандартизованы.
Fx=0,1-2,0×(-0,7)-0,9×(-0,3)-3,3×(-0,2)-0,5×0,1+0,3×(-0,5)-1,9×0,1+2,5×(-0,7)-2,6×(-0,7)+0,1×0,1+0,1×0,2=2,36.
Fy=0,1-1,7×(-0,7)+0,4×(-0,3)+3,5×(-0,2)+0,1×0,1+1,6×(-0,5)+2,8×0,1-6,5×(-0,7)+6,1×(-0,7)+0,3×0,1+0,3×0,2=-0,1.
При помещении координат точки на график установлено, что она относится к симпатикотоническому типу тонуса (фиг.4).
Пример 3
Пациент Б. 47 лет. Диагноз: Катаральный колит. После набора 50 КИ выявлены значения прогностических признаков:
Сист. АД 1-58 мм рт.ст.; диаст. АД - 84 мм рт.ст.; σ - 0,1 у.е.; АМо - 22%; М - 0,8 у.е.; CV - 8,4%; ЧСС - 76 ударов в мин; макс. КИ - 0,84 с; ΔX - 0,39 с; Ин - 4 у.е.
После стандартизации эти значения приобрели вид: Сист. АД - 0,5; диаст. АД - 0,5; σ - 0,9; АМо - 0,4; М - 1; CV - 0,8; ЧСС - 1; макс. КИ - 0,7; ΔX - 1,3; Ин - 0,5.
По формулам определены величины коэффициентов Fx и Fy, предварительно значения признаков были стандартизованы.
Fx=0,1-2,0×1,3-0,9×0,5-3,3×1,0-0,5×(-0,5)+0,3×0,7-1,9×(-1,0)+2,5×0,9-2,6×0,8+0,1×0,5+0,1×(-0,4)=-3,9.
Fy=0,1-1,7×1,3+0,4×0,5+3,5×1,0+0,1×(-0,5)+1,6×0,7+2,8×(-1,0)-6,5×0,9+6,1×0,8+0,3×0,5+0,3×(-0,4)=-1.
При помещении координат точки на график установлено, что она относится к парасимпатикотоническому типу тонуса (фиг.5).
При последующем наборе данных отмечено движение точки ТВТ за пределы области «центроида» парасимпатикотония (позиции 1, 2, 3) в нормотонию (позиции 4-8), а далее - в симпатикотонию (позиции 9-11), что отражает наличие болевых моментов во время эндоскопического исследования (фигура 6).
С 2003 года и по настоящее время на базе стационара краткосрочного пребывания Иркутского клинико-консультативного диагностического центра было обследовано 130 больных в возрасте от 15 до 83 лет с различной патологией желудочного-кишечного тракта. Всем больным врачом анестезиологом-реаниматологом проводилось измерение показателей вариабельности сердечного ритма. Мониторирование вариабельности сердечного ритма позволило оперативно выявлять изменения вегетативного гомеостаза на внешние раздражители, в том числе в ответ на анестезию и операционную травму, контролировать гемодинамические реакции и своевременно корректировать анестезиологическое пособие. Использование предлагаемого способа у амбулаторных пациентов, подвергающихся эндоскопическим вмешательствам, позволило выявить изменение ТВТ в 92% случаев во время анестезиологического сопровождения.
Таким образом, предлагаемый способ дает возможность оценить тип вегетативного тонуса в динамике, что необходимо для корректировки тактики лечения. Способ позволяет повысить скорость и точность оценки направления изменения ТВТ, начиная с первой минуты регистрации данных кардиоинтервалометрии.
Способ определения типа вегетативного тонуса, включающий определение показателей вариабельности сердечного ритма: моду и амплитуду моды распределения, вариационный размах, максимальный и минимальный кардиоинтервалы, индекс напряжения, математическое ожидание и среднее квадратичное отклонение динамического ряда кардиоинтервалов, коэффициент вариации, частоту сердечных сокращений, отличающийся тем, что дополнительно и одновременно в режиме реального времени регистрируют показатели гемодинамики: систолическое и диастолическое давление, после чего коэффициенты Fx и Fy определяют по формулам
Fx=0,1-2,0×x1-0,9×x2-3,3×x3-0,5×x4+0,3×x5-1,9×x6+2,5×x7-2,6×x8+0,1×х9+0,1×х10;
Fy=0,1-1,7×x1+0,4×x2+3,5×x3+0,1×x4+1,6×x5+2,8×x6-6,5×x7+
6,1×x8+0,3×x9+0,3×x10 соответственно,
где x1…10 - числовые значения параметров, причем
x1-σ - среднее квадратичное отклонение динамического ряда кардиоинтервалов;
x2 - АД диаст - диастолическое артериальное давление;
x3 - М - мода распределения;
x4 - ИН - индекс напряжения;
x5 - Макс.КИ - максимальный КИ в выборке;
x6 - ЧСС - частота сердечных сокращений;
x7 - CV - коэффициент вариации;
x8 - ΔX - вариационный размах;
x9 - АД сист.- систолическое артериальное давление;
x10 - Амо - амплитуда моды распределения,
по числовым значениям Fx и Fy определяют местонахождение точки в системе координат Х и Y и по размещению найденной точки по отношению к ближайшему «центроиду» устанавливают тип вегетативного тонуса, причем «центроидами» служат средние значения показателей вариационной кардиоинтервалометрии - нормотонии, симпатикотонии и парасимпатикотонии.
